1、All content in this presentation is protected 2012American Power Conversion Corporation 代理商在线进阶培训 第五讲 数据中心供配电系统架构 施耐德数据中心 ITB 杜鹏 2012.11.1 APC by Schneider Electric 杜浩明 /张永萍 SMDC05 2012年 5月 07日 目 录 数据中心标准 1 数据中心供配电系统组成和各组件功能 2 数据中心电气图纸及图形符号 5 施耐德数据中心供配电系统解决方案 6 选择 UPS系统的配置 3 数据中心典型供配电系统比较 4 APC by S
2、chneider Electric 杜浩明 /张永萍 SMDC05 2012年 5月 07日 议 程 1 5 6 3 4 数据中心标准 数据中心电气图纸及图形符号 施耐德数据中心供配电系统解决方案 选择 UPS系统的配置 数据中心典型供配电系统比较 2 数据中心供配电系统组成和各组件功能 APC by Schneider Electric 杜浩明 /张永萍 SMDC05 2012年 5月 07日 机房建设标准与规范 1.1 数据中心标准列表 国家标准 GB50174-2008 电子信息系统机房设计规范 GB50462-2008 电子信息系统机房施工及验收规范 国家建筑标准设计图集 -09DX0
3、09 电子信息系统机房工程设计与安装 JGJ16-2008 民用建筑电气设计规范 GB50052-2009 供配电系统设计规范 GB50054-2011 低压配电设计规范 GB2887 89 计算站场地技术条件 GB/T9361-2011 计算站场地安全要求 GB/T2887-2011 电子计算机场地通用规范 GBJ52-83 工业与民用供电系统设计规范 GBJ54-83 低压配电装置及线路设计规范 GB50055-2011 通用用电设备设计规范 APC by Schneider Electric 杜浩明 /张永萍 SMDC05 2012年 5月 07日 GB50053-94 10kV及以下变
4、电所设计规范 GB50057-2010 建筑物防雷设计规范 GB50034-2004 建筑照明设计标准 GB50343-2004 建筑物电子信息系统防雷技术规范 ANSI_TIA-942-2005 数据中心用远程通信基础设施标准 GB 7260.1-2008 IEC62040-1-1 2002 操作人员触及区使用的UPS的一般规定和安全要求 GB 7260.2-2003 IEC62040-2 1999 UPS电磁兼容性要求 GB 7260.3-2003 IEC62040-3 1999 UPS确定性能的方法和试验要求 GB 7260.4-2008 第 1-2部分 限制触及区使用的 UPS的一般规
5、定和安全要求 国家标准续 APC by Schneider Electric 杜浩明 /张永萍 SMDC05 2012年 5月 07日 1. 1 数据中心标准列表（续） 美国国家标准协会与行业协会的共同标准 ANSI/TIA-942-2005 Telecommunications Infrastructure Standard for Data Centers 美国国家标准协会 /美国通信行业协会 -942-2005：数据中心通信设施标准 ANSI / BICSI-002-2011 Data Center Design and Implementation Best Practices 美国国
6、家标准协会 / 国际建筑业咨询服务协会 -002-2011： 数据中心设计与实施的最佳实践 APC by Schneider Electric 杜浩明 /张永萍 SMDC05 2012年 5月 07日 1. 2 数据中心的分级 分级原则 按照 基础设施（ Infrastructure)的故障导致 IT系统运行中断在经济和社会上造成的损失或影响程度进行分级 ； 可靠性（ Reliability）和可用性（ Availability） ； 节能要求。 可用性 “ 可用性”即电源保持供电并正常运行以支持关键负载的时间百分比估算值。 APC by Schneider Electric 杜浩明 /张永萍
7、 SMDC05 2012年 5月 07日 1. 2 数据中心的分级 可用性 = MTTF /（ MTTF+MTTR） = MTTF / MTBF MTTF： Mean Time To Failure = 平均无故障时间 MTTR： Mean Time To Repair = 平均维修时间 MTBF： Mean Time Between Failure = 平均故障间隔时间 APC by Schneider Electric 杜浩明 /张永萍 SMDC05 2012年 5月 07日 1. 2 数据中心的分级 可用性 = UPTIME /（ UPTIME+DOWNTIME） Uptime： 正常运
8、行时间 Downtime： 停止运行时间 UPTIME DOWNTIME UPSTIME+DOWNTIME APC by Schneider Electric 杜浩明 /张永萍 SMDC05 2012年 5月 07日 1. 2 数据中心的分级 国家标准对数据中心基础设施的分级 GB 50174-2008： 电子信息系统机房设计规范将机房划分为 A、 B、 C三级，从可靠性和可用性指标 ，以及对国名经济和社会的影响进行 排列，三级从高到低的排列顺序为： A、 B、 C。 GB 50174-201x： 数据中心基础设施设计规范将数据中心划分为 A、 B1、 B2、 C 四级， 从可靠性和可用性指标
9、 ，以及对国名经济和社会的影响进行 排列， 四级从高到低的排列顺序为： A、 B1、 B2、 C。 A级：容错数据中心 B1级： 冗余和同时维护 B2级：冗余配臵 C级：基本要求 APC by Schneider Electric 杜浩明 /张永萍 SMDC05 2012年 5月 07日 1. 2 数据中心的分级 美国国家标准协会与专业协会合作的标准的分级 ANSI/TIA942 数据中心通信设施标准将数据中心划分为 Tier 、 Tier 、 Tier 、 Tier 四个等级，从可靠性和可用性指标排列，四级从高到低的排列顺序为： Tier 、 Tier 、 Tier 、 Tier 。 Tie
10、r IV：容错数据中心 Tier III： 冗余和同时维护 Tier II：冗余配臵 Tier I：基本要求 APC by Schneider Electric 杜浩明 /张永萍 SMDC05 2012年 5月 07日 1. 3各级数据中心的供电系统的要求 GB 50174-201X 中对 各级数据中心的供电的要求 A 级 ： A级机房内的场地设备应按 容错系统 配臵，在电子信息系统运行期间，场地设备不应因操作失误、设备故障、外电源中断、维护和检修而导致电子信息系统运行中断。 ANSI/TIA942中对各级数据中心的供电的要求 Tier IV： 容错结构 ： 四级数据中心允许对重要负荷进行任何
11、有计划（不会中断系统）的操作 。 容错功能至少能够顶住一次最严重的意外事故 。供配电方面要求有两套独立的 UPS系统，每套为 N+1冗余。 四级数据中心需要所有的计算机硬件有双路电源 输入 。 APC by Schneider Electric 杜浩明 /张永萍 SMDC05 2012年 5月 07日 1. 3各级数据中心的供电系统的要求 GB 50174-201X 中对 各级数据中心供电的要求举例 A级机房供电系统图 ， 容错系统 配臵 两路 10kV电源，后备柴油发电机N+1配置 APC by Schneider Electric 杜浩明 /张永萍 SMDC05 2012年 5月 07日
12、1. 3各级数据中心的供电系统的要求 GB 50174-201X 中对 各级数据中心的供电的要求 B1 级 B1级数据中心应具有 冗余和同时维护 能力。在电子信息系统运行期间，基础设施在冗余能力范围内，不应因设备故障而导致电子信息系统运行中断；在设备检修维护期间，基础设施应保障电子信息系统正常运行。 ANSI/TIA942中对各级数据中心的供电的要求 Tier ： 同时维护 结构： 三级数据中心允许任何有计划行为，而且不会以任何方式影响计算机的运行。有计划的行为包括维护、更换、增加、切除和测试设备、元件或系统。例如对于大型数据中心使用的冷却水系统，应采用两套独立的系统。当对一条线路进行维护或测
13、试时，另一条线路需要有足够的容量满足负荷需要。误操作或设备故障仍有可能引起系统中断。 APC by Schneider Electric 杜浩明 /张永萍 SMDC05 2012年 5月 07日 1. 3各级数据中心的供电系统的要求 GB 50174-201X 中对 各级数据中心供电的要求举例 B1级机房供电系统图 (冗余和同时维护 配臵 ) APC by Schneider Electric 杜浩明 /张永萍 SMDC05 2012年 5月 07日 1. 3各级数据中心的供电系统的要求 GB 50174-201X 中对 各级数据中心的供电的要求 B2 级 B级机房内的场地设备应按 冗余 要求
14、配臵，在系统运行期间，场地设备在冗余能力范围内，不应因设备故障而导致电子信息系统运行中断。 ANSI/TIA942中对各级数据中心的供电的要求 Tier II： 冗余结构 有冗余结构的二级数据中心与一级数据中心相比不易受有意识或无意识行为的影响而发生中断。二级数据中心有活地板、 UPS和发电机，但各系统仅仅是（ N+1）冗余配臵 ,管线为单一回路。重要线路或超出冗余部份的设备故障或维护时系统仍需中断。 APC by Schneider Electric 杜浩明 /张永萍 SMDC05 2012年 5月 07日 1. 3各级数据中心的供电系统的要求 GB 50174-201X 中对 各级数据中心
15、供电的要求举例 B2级机房供电系统图 (冗余 配臵 ) B2级机房供电系统(两路0.4kV市电 ) B2级机房供电系统(一路 0.4kV市电，一路柴油发电机组 ) APC by Schneider Electric 杜浩明 /张永萍 SMDC05 2012年 5月 07日 1. 3各级数据中心的供电系统的要求 GB 50174-201X 中对 各级数据中心的供电的要求 C 级 C级电子信息系统机房内的场地设备应按 基本需求 配臵，在场地设备正常运行情况下，应保证电子信息系统运行不中断。 ANSI/TIA942中对各级数据中心的供电的要求 Tier I ： 基本要求 一级数据中心易受到一些有意识
16、或无意识行为的影响而中断。它有计算机配电和冷却系统，但可能没有活地板、 UPS或发电机。如果有 UPS或发电机，那只能满足基本需求，没有冗余，且存在许多单点故障。在进行维护时，系统停止运行。紧急情况时可能发生中断。操作失误或设备故障将引起数据中心运行中断。 APC by Schneider Electric 杜浩明 /张永萍 SMDC05 2012年 5月 07日 1. 3各级数据中心的供电系统的要求 GB 50174-201X 中对 各级数据中心供电的要求举例 C级机房供电系统图 (基本 配臵 ) APC by Schneider Electric 杜浩明 /张永萍 SMDC05 2012年
17、 5月 07日 1. 3各级数据中心的供电系统的要求 GB 50174-2008 电子信息系统机房设计规范 对电力的 技术要求 项目 技术要求 备注 A级 B级 C级 供电电源 两个电源供电 两个电源不应同时受到损坏 两回线路供电 - 变压器 M (1+1) 冗余 (M=1、 2、 3) N 用电容量较大时设置专用电力变压器供电 后备柴油发电机系统 N 或 (N+X)冗余 (X=1N) N 供电电源不能满足要求时 不间断电源系统的供电时间满足信息存储要求时，可不设置柴油发电机组。 - APC by Schneider Electric 杜浩明 /张永萍 SMDC05 2012年 5月 07日
18、1. 3各级数据中心的供电系统的要求 GB 50174-2008 电子信息系统机房设计规范 对电力的 技术要求 项目 技术要求 备注 A级 B级 C级 后备柴油发电机的基本容量 应包括不间断电源系统的基本容量、空调和制冷设备的基本容量、应急照明和消防等涉及生命安全的负荷容量 - - 柴油发电机燃料存储量 72h 24h - - 不间断电源系统配置 2N或 M(N+1)冗余 (M=2， 3，4) N+X 冗余 (X=1N) N - APC by Schneider Electric 杜浩明 /张永萍 SMDC05 2012年 5月 07日 1. 3各级数据中心的供电系统的要求 GB 50174-
19、2008 电子信息系统机房设计规范 对电力的 技术要求 项目 技术要求 备注 A级 B级 C级 不间断电源系统电池备用时间 15min 柴油发电机作为后备电源时 根据实际需要确定 - 空调系统配电 双路电源 (其中至少一路为应急电源 )，末端切换。采用放射式配电系统。 双路电源，末端切换。采用放射式配电系统。 采用放射式配电系统。 - APC by Schneider Electric 杜浩明 /张永萍 SMDC05 2012年 5月 07日 1. 3各级数据中心的供电系统的要求 GB 50174-2008 电子信息系统机房设计规范 对 供电质量 的要求 项目 技术要求 备注 A级 B级 C级
20、 稳态电压偏移范围 (%) 3 5 稳态频率偏移范围 (Hz) 0.5 电池逆变工作方式 输入电压波形失真度（ %） 5 电子信息设备正常工作时 零地电压 (V) 1500 维修性 按照需要 按照需要 预防性 +计划性 预防性 +计划性 基础设施引起的 IT年平均宕机时间 28.8小时 22.0小时 1.6小时 0.4小时 基础设施的可用性 99,671% 99,749% 99,982% 99,995% 各 级 数据中心的主要特征 APC by Schneider Electric 杜浩明 /张永萍 SMDC05 2012年 5月 07日 1. 3各级数据中心的供电系统的要求 Tier I T
21、ier II Tier III Tier IV 供电路径数量 1 1 1个主供电 1个备份供电 2个主供电 同时供电 市电引入 单路供电 单路供电 双路供电 双路供电 ， 来自两个变电站 运行中允许同时维护 No No Yes Yes IT和通讯设备的供电 单路 ， 100%供电能力 双路，每路100%供电能力 双路，每路100%供电能力 双路，每路100%供电能力 发电机与 UPS 容量匹配 Yes Yes Yes Yes 发电机燃油储备(满载 ) 8小时 24小时 72小时 96小时 分级设计指南： 电气 “ 9 ”的 位数 可用性 年平均 宕机时间 1 90% 36. 5 天 2 99%
22、 3. 7 天 3 99. 9% 8. 8 小时 4 99. 99% 52. 6 分钟 5 99. 999% 5. 3 分钟 6 99. 9999 % 31. 5 秒钟 7 99. 99999 % 3. 15 秒钟 APC by Schneider Electric 杜浩明 /张永萍 SMDC05 2012年 5月 07日 供配电 供配电系统应为电子信息系统的可扩展性 预留备用容量 。 电子信息系统机房应由专用配电 变压器或专用回路供电 ，变压器宜采用干式变压器。 电子信息设备应由不间断电源系统供电。不间断电源系统应有自动和手动旁路装置。确定 不间断电源系统的基本容量时应留有余量 ，不间断电源
23、系统的基本容量可按下式计算： E1.2P (8.1.7-1) 式中： E 不间断电源系统的 基本容量 (不包含备份不间断电源设备 kW/kVA） P 电子信息设备的 计算负荷 （ kW/kVA）。 1. 4数据中心供电系统的其他相关要求 APC by Schneider Electric 杜浩明 /张永萍 SMDC05 2012年 5月 07日 用于电子信息系统机房内的动力设备与电子信息设备的不间断电源系统应由 不同回路 配电。 电子信息设备的配电应采用 专用配电箱 (柜 )， 专用配电箱 (柜 )应靠近用电设备安装。 电子信息设备专用配电箱 (柜 )宜配备 浪涌保护器 (SPD)电源监控和报
24、警装置 ，并提供远程通信接口。 当输出端中性线与 PE线之间的电位差不能满足设备使用要求时，宜配备 隔离变压器 。 市电与柴油发电机的切换应采用具有旁路功能的 自动转换开关 。自动转换开关检修时，不应影响电源的切换。 供配电续 1. 4数据中心供电系统的其他相关要求 APC by Schneider Electric 杜浩明 /张永萍 SMDC05 2012年 5月 07日 表：主机房和辅助区一般照明的照度标准值 房间名称 照度标准值 （ Lx) 统一眩光值 (URG) 一般显色指数 (Ra) 主机房 服务器设备区 500 22 80 网络设备区 500 22 存贮设备区 500 22 辅助区
25、 进线间 300 25 控制中心 500 19 测试区 500 19 打印室 500 19 备件库 300 22 机房照明 1. 4数据中心供电系统的其他相关要求 APC by Schneider Electric 杜浩明 /张永萍 SMDC05 2012年 5月 07日 用电负荷应根据供电可靠性及中断供电所造成的损失或影响的程度，分为一级负荷、二级负荷及三级负荷。各级负荷应符合下列规定： 1 符合下列情况之一时，应为 一级负荷 ： 1)中断供电将造成 人身伤亡 ； 2)中断供电将造成 重大 影响或 重大 损失； 3)中断供电将破坏有 重大 影响的用电单位的正常工作，或造成公共场所秩序 严重混
26、乱。在一级负荷中，当中断供电将发生中毒、爆炸和火灾等情况的负荷，以及特别重要场所的不允许中断供电的负荷，应为特别重要的负荷。 2 符合下列情况之一时，应为 二级负荷 ： 1)中断供电将造成 较大 影响或损失； 2)中断供电将影响重要用电单位的正常工作或造成公共场所秩序混乱。 3 不属于一级和二级的用电负荷应为 三级负荷 。 负荷分级 1. 4数据中心供电系统的其他相关要求 APC by Schneider Electric 杜浩明 /张永萍 SMDC05 2012年 5月 07日 成排布置的配电屏，其屏前屏后的通道净宽不应小于表 4 7 4的规定。 注： 1 当建筑物墙面遇有柱类局部凸出时，凸出部位的通道宽度可减少 0.2m； 2 各种布置方式，屏端通道不应小于 0.8m。 配电屏布置 1. 4数据中心供电系统的其他相关要求
